【摘要】：課題來源于國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃課題“7MW級(jí)風(fēng)電齒輪箱及主軸軸承產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究（2012BAA01B05）”。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量和功率密度正朝著大型化趨勢(shì)發(fā)展，齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，是一種常年在無規(guī)律變向載荷和瞬間強(qiáng)沖擊載荷作用下工作的重載齒輪傳動(dòng)裝置，也是風(fēng)電機(jī)組中較為薄弱環(huán)節(jié)之一。目前，國(guó)內(nèi)大部分風(fēng)電齒輪箱生產(chǎn)商對(duì)齒輪箱的設(shè)計(jì)制造技術(shù)仍然處于消化吸收階段，國(guó)產(chǎn)大功率風(fēng)電齒輪箱故障率較高。因此，研究兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱動(dòng)態(tài)性能，對(duì)提高兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱自主設(shè)計(jì)開發(fā)能力、降低故障率以及推動(dòng)兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱國(guó)產(chǎn)化具有重要作用。 論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： ①對(duì)國(guó)內(nèi)外風(fēng)電齒輪箱的主要結(jié)構(gòu)形式、傳動(dòng)特點(diǎn)以及傳動(dòng)原理進(jìn)行介紹，，以一級(jí)行星+兩級(jí)平行軸構(gòu)成的兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱為研究對(duì)象，基于RomaxWIND軟件建立其三維實(shí)體幾何模型，進(jìn)行虛擬裝配和干涉檢查。 ②在極限和額定載荷工況下，對(duì)兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱的關(guān)鍵零部件進(jìn)行靜力學(xué)分析，得到齒輪箱箱體、行星架的應(yīng)力云圖以及極限載荷系數(shù)；對(duì)齒輪副嚙合特性分析，得到各級(jí)齒輪副在極限工況和額定工況下的齒面接觸印痕以及行星級(jí)載荷分配系數(shù)。 ③從系統(tǒng)的角度計(jì)算了兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱時(shí)變剛度激勵(lì)、傳遞誤差激勵(lì)、嚙合沖擊激勵(lì)等內(nèi)部激勵(lì)以及時(shí)變風(fēng)載等外部激勵(lì)；建立傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪-軸-軸承和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)-箱體的耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析模型，研究了耦合系統(tǒng)的固有頻率、模態(tài)振型；基于實(shí)測(cè)載荷譜和內(nèi)部動(dòng)態(tài)激勵(lì)力，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行研究。 ④對(duì)兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱的外部載荷、載荷-時(shí)間分布（LDD）和等效載荷進(jìn)行分析；在額定載荷、LDD以及等效載荷下對(duì)兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱各齒輪副接觸疲勞強(qiáng)度、彎曲疲勞強(qiáng)度以及各軸承疲勞壽命進(jìn)行分析，保證傳動(dòng)系統(tǒng)疲勞壽命和可靠性。 ⑤搭建兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱動(dòng)態(tài)特性在線測(cè)試系統(tǒng)，研究齒輪箱的振動(dòng)特性，驗(yàn)證仿真分析模型的有效性。
[Abstract]:The project is derived from the national "12th Five-Year Plan", "7MW class wind power gear box and spindle bearing industrialization key technology research (2012BAA01B05)." The single unit capacity and power density of wind turbine are developing towards a large scale. The gearbox is the key component of the main transmission system of the wind turbine. It is a kind of heavy-duty gear transmission which works under the action of irregular variable direction load and instantaneous strong impact load all year round, and is also one of the weaker links in wind turbine. At present, most domestic wind power gearbox manufacturers are still at the stage of digestion and absorption of the design and manufacturing technology of the gearbox, and the failure rate of domestic high-power wind power gearbox is high. Therefore, it is very important to study the dynamic performance of megawatt wind power gearbox to improve the capability of independent design and development, to reduce the failure rate and to promote the localization of megawatt wind power gearbox. The main contents of this paper are as follows: 1 the main structure, transmission characteristics and transmission principle of wind power gearbox at home and abroad are introduced. The megawatt grade wind power gearbox composed of two parallel axes of the first stage planet is taken as the research object. The 3D solid geometry model is built based on RomaxWIND software, and virtual assembly and interference inspection are carried out. 2 under the limit and rated load conditions, the key parts of the megawatt wind power gearbox are statically analyzed, and the stress cloud diagram and limit load coefficient of the gearbox box and planetary frame are obtained. Based on the analysis of the meshing characteristics of gear pairs, the contact marks of gear surfaces and the load distribution coefficients of different grades of gear pairs under limited and rated working conditions are obtained. (3) from the system point of view, the internal excitation such as time-varying stiffness excitation, transmission error excitation, meshing shock excitation and external excitation such as time-varying wind load of the megawatt wind power gearbox are calculated. The dynamic simulation model of the coupling system of gear-bearing and structural system-box is established, and the natural frequency and modal mode of the coupling system are studied. Based on the measured load spectrum and internal dynamic excitation, the dynamic response of the system is studied. (4) analyze the external load, load-time distribution (LDD) and equivalent load of the megawatt wind power gearbox; Under rated load, LDD and equivalent load, the contact fatigue strength, bending fatigue strength and bearing fatigue life of each gear pair of megawatt grade wind power gearbox are analyzed to ensure the fatigue life and reliability of transmission system. (5) the on-line testing system of dynamic characteristics of megawatt wind power gearbox is built, the vibration characteristic of gearbox is studied, and the validity of simulation analysis model is verified.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM315;TH132.4

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本文編號(hào)：2367258